NGHIÊN cứu BIẾN TÍNH vật LIỆU SBA – 15 BẰNG hợp CHẤT SILAN và ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH hấp PHỤ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC HUẾ
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

ĐOÀN VĂN DŨNG

NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH VẬT LIỆU SBA – 15
BẰNG HỢP CHẤT SILAN
VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH HẤP PHỤ
Chuyên ngành: Hóa Vô Cơ
Mã số: 60 44 01 13

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. TS. HOÀNG VĂN ĐỨC
2. PGS.TS DƢƠNG TUẤN QUANG

Huế, năm 2014

i


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của
riêng tôi, các số liệu và kết quả nghiên cứu ghi trong luận
văn là trung thực, đƣợc các đồng tác giả cho phép sử dụng
và chƣa từng đƣợc công bố trong bất kỳ một công trình nào
khác.
Tác giả

Đoàn Văn Dũng

ii


LỜI CẢM ƠN
Tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến thầy giáo hƣớng dẫn TS. Hoàng Văn
Đức và thầy giáo hƣớng dẫn PGS.TS. Dƣơng Tuấn Quang đã tận tình hƣớng dẫn
giúp đỡ tôi trong suốt quá trình làm luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn hai em Lê Cao Nguyên, Nguyễn Minh Quốc
Khoa Hóa Học, Đại học Sƣ Phạm Huế đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện thí
nghiệm, Lê Văn Khu ở trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Hà Nội, ThS. Nguyễn Đức Thọ
khoa Hóa học trƣờng Đại học Khoa Học Tự Nhiên Hà Nội, chị Nguyễn Thị Thanh
Nga Trung tâm đánh giá hƣ hỏng vật liệu đã giúp đỡ tôi trong việc đặc trƣng vật
liệu .
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Hóa học Trƣờng Đại học
Sƣ Phạm Huế đã nhiệt tình giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá
trình làm luận văn.
Huế, tháng 6 năm 2014
Tác giả luận văn
Đoàn Văn Dũng

iii


MỤC LỤC
Trang phụ bìa ............................................................................................................. i
Lời cam đoan .............................................................................................................ii
Lời cảm ơn ............................................................................................................... iii
MỤC LỤC

iv

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

vii

DANH MỤC BẢNG BIỂU0

viii

DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

ix

MỞ ĐẦU

1

CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN LÝ THUYẾT

3

1.1. Tổng quan về trấu và tro trấu ................................................................................... 3
1.1.1. Sơ lƣợc về trấu và tro trấu ................................................................................ 3
1.1.2. Các ứng dụng của vỏ trấu hiện nay ................................................................. 3
1.2. Vật liệu mao quản trung bình (MQTB) .................................................................. 6
1.2.1. Giới thiệu vật liệu MQTB ................................................................................ 6
1.2.2. Phân loại vật liệu MQTB ................................................................................ 9
1.2.2.1. Phân loại theo cấu trúc ........................................................................... 9
1.2.2.2. Phân loại theo thành phần ...................................................................... 9

1.3. Vật liệu mao quản trung bình SBA-15.................................................................... 9
1.3.1. Đặc đi m cấu trúc SBA-15 .............................................................................. 9
1.3.2. Tổng hợp và cơ chế hình thành vật liệu SBA-15 ......................................... 10
1.3.3. Ứng dụng của vật liệu SBA-15...................................................................... 12
1.4. Biến tính bề mặt vật liệu mao quản trung bình SBA-15 ...................................... 12
1.4.1. Tổng hợp ......................................................................................................... 12
1.4.2. Một số vật liệu MQTB SBA-15 biến tính bởi các nhóm chức h u cơ và
ứng dụng.............................................................................................................................. 13
CHƯƠNG 2 MỤC ĐÍCH, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

17

2.1. Mục đích.................................................................................................................. 17
2.2. Nội dung .................................................................................................................. 17
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu ....................................................................................... 17
2.3.1. Phƣơng pháp phân tích hóa lý........................................................................ 17
iv


2.3.1.1. Phƣơng pháp nhiễu xạ Rơnghen (X-ray diffraction: XRD) .............. 17
2.3.1.2. Phƣơng pháp phân tích phổ tán sắc năng lƣợng tia X (Energy dispersive X-ray spectroscopy: EDX) .............................................................................. 19
2.3.1.3. Phƣơng pháp đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ nitơ (BET) ............ 20
2.3.1.4. Phƣơng pháp phân tích nhiệt ............................................................... 21
2.3.1.5. Phƣơng pháp phổ tử ngoại – khả kiến (Uv-vis) ................................. 22
2.3.2. Thực nghiệm ................................................................................................... 23
2.3.2.1. Hóa chất ................................................................................................ 23
2.3.2.2 Tách nguồn silic từ trấu ......................................................................... 23
2.3.2.3. Tổng hợp vật liệu mao quản trung bình SBA-15 với nguồn silic
từ tro trấu ............................................................................................................................ 24
2.3.2.4. Tổng hợp SBA -15 chức năng hóa bề mặt bằng nhóm thiol ............. 26

2.3.2.5. Đánh giá hoạt tính hấp phụ của vật liệu .............................................. 27
CHƢƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

28

3.1. Phân tích thành phần tro trấu ................................................................................. 28
3.1.1. Chuẩn bị nguyên liệu tro trấu......................................................................... 28
3.1.2. Phân tích thành phần hoá học của tro trấu .................................................... 29
3.2. Nghiên cứu điều kiện thích hợp đ tách nguồn silic từ tro trấu ........................... 31
3.2.1. Ảnh hƣởng của thời gian phản ứng ............................................................... 32
3.2.2. Ảnh hƣởng của nồng độ NaOH ..................................................................... 33
3.2.3. Phân tích thành phần sản phẩm SiO2 thu đƣợc ............................................. 34
3.2.4. Chuẩn bị nguồn Na2SiO3 từ tro trấu .............................................................. 35
3.3. Nghiên cứu điều kiện tổng hợp vật liệu mao quản trung bình SBA-15 với nguồn
silic từ tro trấu ..................................................................................................................... 35
3.3.1. Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ axit ........................................................... 35
3.3.2. Ảnh hƣởng của t lệ SiO2/P123 ...................................................................... 36
3.4. Nghiên cứu biến tính vật liệu SBA-15 bằng MPTMS ......................................... 38
3.4.1. Vật liệu nền SBA-15 ...................................................................................... 38
3.4.2. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng MPTMS ............................................................. 41
3.5. Đánh giá khả năng hấp phụ của vật liệu biến tính ................................................ 45
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

46
v


A. KẾT LUẬN ................................................................................................................... 46
B. KIẾN NGHỊ ................................................................................................................... 46
TÀI LIỆU THAM KHẢO

48

PHỤ LỤC

vi


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

BET

Brunauer –Emmett –Teller

ĐHCT

Định hƣớng cấu trúc

EDX

Phổ tán sắc năng lƣợng tia X
(Energy - dispersive X-ray spectroscopy)

IR

Phổ hồng ngoại

IUPAC

Hiệp hội hóa học cơ bản và ứng dụng quốc tế

(International Union of Pure and Applied Chemistry)

M41S

Họ vật liệu MQTB bao gồm MCM-41, MCM-48, MCM-50

MCM-41

Họ vật liệu MQTB có cấu trúc lục lăng

MCM-48

Họ vật liệu MQTB có cấu trúc lập phƣơng

MCM-50

Họ vật liệu MQTB có cấu trúc lớp

MQTB

Mao quản trung bình

MPTMS

3-mercaptopropyltrimethoxylsilane

SBA-15

Santa Barbara Amorphous - 15

TEOS

Tetraethyl Orthosilicate

TG

Phân tích nhiệt trọng lƣợng

XRD

Nhiễu xạ tia X (X –Ray Diffraction)

DLHP

Dung lƣợng hấp phụ

vii


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1. Các hóa chất đƣợc sử dụng chính trong luận văn

23

Bảng 3.1. Thành phần hoá học mẫu tro trấu sau khi nung

29

Bảng 3.2. Thành phần hoá học mẫu tro trấu sau khi xử lý axit

30

Bảng 3.3. Hiệu suất thu đƣợc tách SiO2 từ tro trấu với các khoảng pH khác nhau (%)

32

Bảng 3.4. Ảnh hƣởng của nồng độ dung dịch NaOH đến hiệu suất tách SiO2

33

Bảng 3.5. Lƣợng hóa chất và kí hiệu các mẫu SBA-15 tổng hợp với các t lệ mol

37

SiO2/P123 khác nhau
Bảng 3.6. Tính chất mạng của vật liệu SBA-15 tổng hợp

41

Bảng 3.7. Độ giảm khối lƣợng ứng với vùng nhiệt độ từ 300 - 4500C

42

Bảng 3.8. Đặc trƣng cấu trúc mao quản mẫu SBA-15 và SBA15S75

44

Bảng 3.9. Khả năng hấp phụ xanh metylen của các chất hấp phụ khác nhau

45

viii


DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Củi trấu thành phẩm

4

Hình 1.2. Phân loại vật liệu mao quản của IUPAC

7

Hình 1.3. Các dạng cấu trúc vật liệu MQTB

9

Hình 1.4. Ảnh SEM (a), đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ N2 (b), phổ XRD
của SBA-15 (c)

10

Hình 1.5. Mô hình đƣợc đề nghị cho cấu trúc SBA-15 sau phản ứng ở 50oC nhƣng
trƣớc thủy nhiệt

11

Hình 1.6. Quá trình ngƣng tụ tạo sản phẩm biến tính đồng thời

13

Hình 1.7. Sơ đồ phản ứng biến tính sau tổng hợp

13

Hình 1.8. Sơ đồ tổng hợp SBA-15-SO3H và SBA-15-SO3-Mn(salen)

14

Hình 1.9. Sơ đồ tổng hợp SBA-15 và SBA-15-MPY [8]

15

Hình 1.10. Cơ chế tạo thành các tinh th nano PbS trong mao quản HS-SBA-15

16

Hình 2.1. Sơ đồ tia tới và và tia phản xạ trên tinh th

17

Hình 2.2. Minh hoạ cấu trúc lục lăng của vât liệu theo XRD

18

Hình 2.3. Các dạng đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ theo IUPAC

20

Hình 2.4. Sơ đồ tổng hợp mẫu vật liệu SBA-15 từ tro trấu

25

Hình 2.5. Sơ đồ biến tính SBA-15 bằng MPTMS

26

Hình 3.1. Giản đồ TG - DTA của mẫu trấu

28

Hình 3.2. Mẫu tro trấu sau khi nung

29

Hình 3.3. Giản đồ EDX của mẫu tro trấu sau khi nung

30

Hình 3.4. Giản đồ EDX của mẫu tro trấu sau khi xử lý axit

31

Hình 3.5. Mẫu tro trấu sau khi xử lý axit

31

Hình 3.6. Đồ thị bi u diễn hiệu suất tách SiO2 theo thời gian

32

Hình 3.7. Ảnh hƣởng của nồng độ NaOH đến hiệu suất tách SiO2

33

Hình 3.8. Giản đồ EDX của mẫu SiO2 sau khi tách từ tro trấu

34

Hình 3.9. Mẫu SiO2 tách đƣợc từ tro trấu

35

Hình 3.10. Dung dịch Na2SiO3 đƣợc chiết từ tro trấu

35

Hình 3.11. Giản đồ XRD của các mẫu SBA-15 tổng hợp với nồng độ HCl khác nhau

36

ix


Hình 3.12. Giản đồ XRD của các mẫu SBA-15 tổng hợp với t lệ SiO2/P123 khác nhau

37

Hình 3.13. Giản đồ TGA-DTA của mẫu SBA-15 sau khi tách chất ĐHCT

39

Hình 3.14. Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ N2 của mẫu SBA-15 tổng hợp

40

Hình 3.15. Giản đồ DTA(a)-TGA(b) của các mẫu SBA-15-SH với lƣợng MPTMS

42

khác nhau
Hình 3.16. Giản đồ XRD của các mẫu SBA-15-SH với lƣợng MPTMS khác nhau

43

Hình 3.17. Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ N2 của mẫu SBA-15S75

44

x


MỞ ĐẦU
Trong nhiều thập kỷ qua, vật liệu mao quản là một trong nh ng lĩnh vực thu
hút sự quan tâm lớn của các nhà khoa học trên thế giới, đặc biệt là trong lĩnh vực xúc
tác, hấp phụ. Zeolit ra đời sớm và đã đƣợc ứng dụng nhiều trong công nghiệp, nhƣng
nó lại có hạn chế là đƣờng kính mao quản nhỏ nên không có khả năng xúc tác đối
với hợp chất có kích thƣớc phân tử lớn. Sự ra đời của vật liệu mao quản trung bình
(MQTB) trật tự vào năm 1992 do các nhà khoa học thuộc tập đoàn dầu mỏ Mobil tìm
ra đã khắc phục đƣợc nhƣợc đi m trên. Đến năm 1998 thì một họ vật liệu MQTB mới

đƣợc ra đời, kí hiệu là SBA. Vật liệu này do có các mao quản trung bình trật tự kết
hợp với hệ vi mao quản nên mở ra nhiều tính chất thú vị trong hấp phụ, và do độ bền
nhiệt cũng nhƣ thủy nhiệt lớn hơn MCM nên vật liệu này ngày càng trở nên quan
trọng. Nổi bật trong các vật liệu này là SBA-15, một loại vật liệu có dạng lục lăng P6
mm với kênh mao quản 1 chiều. Nhờ các đặc tính ƣu việt nhƣ: diện tích bề mặt lớn,
mao quản có cấu trúc đều đặn với kích thƣớc rộng, thành mao quản dày, độ bền nhiệt
và thuỷ nhiệt cao, nên vật liệu mao quản (VLMQ) trên nền silic (SiO2) nói chung và
SBA-15 nói riêng đã thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học vật liệu trên thế
giới cũng nhƣ trong nƣớc trong thời gian gần đây. Tuy nhiên, nhƣợc đi m chính của
họ vật liệu này là hoạt tính bề mặt mao quản kém do ch chứa các nhóm silanol. Vì
vậy, đi đôi với quá trình tổng hợp vật liệu SBA-15 là quá trình biến tính bề mặt của
vật liệu này, nhằm tăng hoạt tính của vật liệu theo hƣớng mong muốn. Một trong
nh ng hƣớng biến tính vật liệu SBA-15 đang đƣợc quan tâm hiện nay là “gắn” các
nhóm chức nhƣ amine, phenyl, thiol, sunfunic,... lên bề mặt mao quản của SBA-15
đ cải thiện hoạt tính của nó nhằm tăng khả năng ứng dụng.
Một nguyên nhân n a làm hạn chế sự ứng dụng của vật liệu SBA-15 là do
chúng đƣợc tổng hợp từ các nguồn silic nguyên chất nhƣ: tetraethyl orthosilicate
(TEOS) hay tetrametyl orthosilicate (TMOS) có giá thành cao. Vì thế, việc tìm
nguồn silic có giá rẻ đ thay thế TEOS, TMOS trong tổng hợp vật liệu SBA-15
cũng là một nhiệm vụ thiết thực. Xuất phát từ thực tế đó, chúng tôi chọn đề tài: “
Nghiên cứu biến tính vật liệu SBA-15 bằng hợp chất silan và đánh giá hoạt tính
hấp phụ” với mong muốn tìm đƣợc điều kiện đ tổng hợp vật liệu SBA-15 cũng
1


nhƣ biến tính vật liệu này đ cải thiện khả năng hấp phụ của nó với nguồn silic tách
từ trấu, một phế phẩm nông nghiệp rẻ tiền, luôn có sẵn.
Nội dung của luận văn bao gồm các vấn đề chính sau:
 Tìm điều kiện thích hợp đ tách nguồn silic từ trấu.
 Nghiên cứu tổng hợp vật liệu SBA-15 với nguồn silic trên.

 Biến tính vật liệu SBA-15 bằng MPTMS.
 Đánh giá khả năng hấp phụ của vật liệu biến tính.

2


CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
1.1. Tổng quan về trấu và tro trấu
1.1.1. Sơ lƣợc về trấu và tro trấu
Việt Nam là nƣớc có nền văn minh lúa nƣớc rất lâu đời, từ lâu cây lúa đã gắn
liền với đời sống của nhân dân. Không nh ng hạt lúa đƣợc sử dụng làm thực phẩm
chính, mà các phần còn lại sau khi đã thu hoạch lúa cũng đƣợc ngƣời dân tận dụng
trở thành nh ng vật liệu có ích trong đời sống hàng ngày. Ví dụ rơm đƣợc sử dụng
lợp nhà, cho gia súc ăn, làm chất đốt, hoặc ủ làm phân. Trấu đƣợc sử dụng làm chất
đốt hay trộn với đất sét làm vật liệu xây dựng. Không nh ng trấu đƣợc sử dụng làm
chất đốt trong sinh hoạt hàng ngày mà còn đƣợc sử dụng nhƣ là một nguồn nguyên
liệu thay thế cung cấp nhiệt trong sản xuất với giá rất rẽ. Trấu là lớp vỏ ngoài cùng
của hạt lúa và đƣợc tách ra trong quá trình xay xát. Trong vỏ trấu chứa khoảng 75%
chất h u cơ dễ bay hơi sẽ cháy trong quá trình đốt và khoảng 25% còn lại chuy n
thành tro. Chất h u cơ chứa chủ yếu xenlulozơ, lignin và Hemi - xenlulozơ (90%),
ngoài ra có thêm thành phần khác nhƣ hợp chất nitơ và vô cơ. Lignin chiếm khoảng
25-30% và cellulose chiếm khoảng 35-40%. Các chất h u cơ của trấu là các mạch
polycarbohydrat rất dài nên hầu hết các loài sinh vật không th sử dụng trực tiếp
đƣợc, nhƣng các thành phần này lại rất dễ cháy nên có th dùng làm chất đốt. Sau
khi đốt, tro trấu có chứa trên 80% là silic oxit, chính là nguồn cung cấp silic giá rẻ
cho rất nhiều trong lĩnh vực ứng dụng khác nhau [2].
1.1.2. Các ứng dụng của vỏ trấu hiện nay
a) Sử dụng vỏ trấu làm chất đốt
Từ lâu, vỏ trấu đã là một loại chất đốt rất quen thuộc với ngƣời dân. Chất đốt

từ vỏ trấu đƣợc sử dụng rất nhiều trong cả sinh hoạt (nấu ăn, nấu thức ăn gia súc) và
sản xuất (làm gạch, sấy lúa). Trấu là nguồn nguyên liệu rất dồi dào và lại rẻ tiền. Đối
với sản xuất ti u thủ công nghiệp và chăn nuôi, trấu cũng đƣợc sử dụng rất thƣờng
xuyên. Thông thƣờng trấu là chất đốt dùng cho việc nấu thức ăn nuôi cá hoặc lợn, nấu
rƣợu và một lƣợng lớn trấu đƣợc dùng nung gạch trong nghề sản xuất gạch tại khu
vực đồng bằng sông Cửu Long. Sử dụng vỏ trấu tạo thành củi trấu Máy ép củi trấu
3


đƣợc sản xuất tại Gò Công (Tiền Giang) có công suất 70 - 80 kg củi/giờ, tiêu thụ điện
6 - 7 KW/h. Cứ 1,05 kg trấu thì cho ra 1 kg củi trấu. Ch cần cho trấu vào họng máy,
qua bộ phận ép thì máy cho ra nh ng thanh củi trấu. Củi trấu có đƣờng kính 73 mm,
dài từ 0,5 - 1 m. Cứ 1 kg củi trấu thì nấu đƣợc b a ăn cho 4 ngƣời.

Hình 1.1. Củi trấu thành phẩm
b) Dùng vỏ trấu để lọc nƣớc
Với kỹ thuật hiện nay, ngƣời ta đã chế tạo thành công thiết bị lọc nƣớc từ vỏ
trấu, có khả năng lọc thẳng nƣớc ao, hồ thành nƣớc uống sạch. Cốt lõi của thiết bị là
một cụm sứ xốp trắng, hình trụ nằm trong chiếc bình lọc. Điều đặc biệt là loại sứ
này đƣợc tạo ra bằng cách tách ôxit silic từ trấu, có đặc tính lọc cực tốt, với lỗ lọc
siêu nhỏ, nhỏ hơn lỗ lọc của thiết bị của Mỹ tới 10 lần, của Nhật 4 lần, ngoài ra nó
cũng có độ bền cao (có th sử dụng 10 đến 20 năm).Thiết bị còn có khả năng khử
đƣợc mùi ở nguồn nƣớc ô nhiễm, khử chất dioxin khi mắc nối tiếp một bình lọc có
ống lọc bằng than hoạt tính.
c) Vỏ trấu làm sản phẩm mỹ nghệ
Huyện Gia Viễn, Ninh Bình ngƣời ta đã tạo ra các sản phẩm mỹ nghệ nội
thất từ vỏ hạt thóc. Vỏ hạt thóc (trấu) đƣợc nghiền nhỏ tạo thành bột dƣới dạng mịn
và bột sợi. Sau khi kết hợp với keo, trấu đƣợc cho vào máy ép định hình sản phẩm
và sấy khô, hoàn thiện... đ trở thành một sản phẩm mỹ thuật.
d) Vỏ trấu còn có thể làm nguyên liệu xây dựng sạch

Tập đoàn Torftech của Anh cho biết, sau khi đốt mỗi tấn vỏ trấu sẽ tạo ra
180 kg tro, có giá trị là 100 USD, có th sử dụng làm phụ gia cho xi măng và có th
thay thế trực tiếp SiO2 trong xi măng. Các nhà khoa học từ lâu đã phát hiện ra vỏ
trấu có giá trị khi sử dụng làm nguyên liệu xây dựng. Trong trấu có chứa hàm lƣợng
4


SiO2 rất nhiều, mà đây lại là thành phần chính trong xi măng, nhƣng con ngƣời
muốn tận dụng tro thu đƣợc sau khi đốt vỏ trấu làm nguyên liệu thay thế xi măng,
thì phƣơng pháp này sẽ tạo ra hàm lƣợng Carbon trong tro vỏ trấu rất cao, không th
thay thế thành phần xi măng.
Dƣới sự hỗ trợ của các quỹ khoa học xã hội, các nhà khoa học Mỹ đã phát
hiện một phƣơng pháp gia công vỏ trấu mới, có th đồng thời sử dụng tro vỏ trấu
làm thành phần trong xi măng, thúc đẩy sự phát tri n nguyên liệu xây dựng sạch.
Tập đoàn CHK bang Texas Mỹ cho biết, hiện tại họ đã hợp tác với một nhóm
nghiên cứu và tìm ra một phƣơng pháp gần nhƣ không còn Carbon trong thành phần
tro vỏ trấu. Phƣơng pháp mới này là cho vỏ trấu vào lò đốt, đốt ở nhiệt độ 8000C,
cuối cùng ch còn lại nh ng hạt SiO2 có độ tinh khiết cao.
Ngoài ra các nhà nghiên cứu thuộc Trƣờng Đại học Bath và Dundee, cùng
với các cộng sự ở Ấn Độ cũng đang phát tri n loại xi măng thân thiện với môi
trƣờng từ việc sử dụng các vật liệu thải nhƣ vỏ trấu.
Các nhà nghiên cứu đang nghiên cứu các cách đ làm giảm phát thải cácbon
bằng cách thay thế một phần xi măng portland bằng các vật liệu thải nhƣ tro bay từ
quá trình đốt than, x trong luyện thép và thậm chí là vỏ trấu.
Đ thay thế một phần xi măng Portland, cần phải nghiên cứu một số loại xi
măng “xanh” sử dụng các vật liệu thải khác nhau có sẵn ở địa phƣơng. Ví dụ, ở Ấn
Độ, có th sản xuất silic điôxít từ quá trình đốt vỏ trấu đ trộn vào xi măng; ở nƣớc
Anh, có th dùng tro bay đƣợc tạo ra từ quá trình đốt than. Chính vì thế nếu biết
cách khắc phục đ làm giảm hết lƣợng cacbon trong vỏ trấu thì có th có một lƣợng
lớn hạt SiO2 ở nƣớc ta vì nƣớc ta là nƣớc xuất khẩu gạo đứng thứ 2 trên thế giới và

từ đó có th nghiên cứu ứng dụng vào việc thay thế xi măng đ làm giảm ô nhiễm
môi trƣờng.
e) Các ứng dụng khác của vỏ trấu
Một số ứng dụng khác của vỏ trấu: Không dừng ở các ứng dụng trên, vỏ trấu
còn có th dùng làm thiết bị cách nhiệt, làm chất độn, giá th trong công sản xuất
meo giống đ trồng nấm, dùng đánh bóng các vật th bằng kim loại, tro trấu có th
dùng làm phân bón.

5


Ngoài ra, silic đioxit (SiO2) tổng hợp từ tro trấu có th ứng dụng vào nhiều
lĩnh vực nhƣ: hút ẩm, làm chất phụ gia xi măng, cao su, chế tạo thiết bị lọc nƣớc,
thủy tinh, chất bán dẫn, làm nguyên liệu thay thế nguồn silic TEOS đ tổng hợp vật
liệu xúc tác mao quản trung bình nhƣ MCM-41, MCM-48, SBA-15, SBA-16. Theo
[13] thì sử dụng nguồn SiO2 thu hồi từ trấu trong quá trình tổng hợp vật liệu MCM41, SBA-16, có chất lƣợng không kém gì so với khi sử dụng nguồn TEOS. Điều
đáng nói ở đây là nguồn SiO2 tổng hợp từ trấu vừa rẻ tiền, dễ bảo quản và phù hợp
với điều kiện kinh tế ở địa phƣơng. SiO2 còn đƣợc sử dụng đ hấp phụ và thu hồi
các kim loại nặng trong môi trƣờng nƣớc [13], khả năng hấp phụ của SiO2 là khá
tốt. Đã có nhiều nghiên cứu trong lĩnh vực tách silic trong tro trấu đ tổng hợp các
vật liệu hấp phụ xúc tác.
Trấu có th đƣợc ứng dụng rất đa dạng trong đời sống của con ngƣời Việt
Nam. Trấu có ƣu thế rất lớn về nguồn nguyên liệu và giá thành nên việc nghiên cứu
sử dụng trấu cũng nhƣ Silic tách ra từ trấu vào sản xuất luôn mang lại hiệu quả kinh
tế cao và tiết kiệm chi phí. Thực tế hiện nay một số t nh nhất là ở đồng bằng sông
Cửu Long lƣợng trấu vẫn còn rất dồi dào nên cần lƣu ý tăng cƣờng việc nghiên cứu
ứng dụng nguồn nguyên liệu này nhằm mở rộng khả năng sử dụng trấu vừa tiết
kiệm chi phí sản xuất, vừa có lợi cho môi trƣờng [2].
1.2. Vật liệu mao quản trung bình (MQTB)
1.2.1. Giới thiệu vật liệu MQTB

Vật liệu có cấu trúc mao quản là vật liệu mà trong lòng nó có một hệ thống
mao quản (pore) với kích thƣớc từ vài đến vài chục nano mét và rất phát tri n. Các
mao quản này có th có dạng lồng (cage) hoặc các ống hình trụ.
Theo phân loại của IUPAC, dựa trên kích thƣớc mao quản, vật liệu mao quản
có các dạng nhƣ sau: [3]
- Vật liệu vi mao quản (microprore) có đƣờng kính mao quản nhỏ hơn 2nm.
- Vật liệu mao quản trung bình (mesopore) có đƣờng kính mao quản từ 2
đến 50 nm.
- Vật liệu mao quản lớn (macropore) có đƣờng kính mao quản lớn hơn 50 nm.

6


d ≤ 2nm
Vi mao quản
(Micropore)

2nm < d ≤ 50nm
Mao quản trung bình
(Mesopore)

d > 50nm
Mao quản lớn
(Macropore)

Hình 1.2. Ph n o i v t i u m o qu n ủ

UP C

Việc phát hiện, nghiên cứu tổng hợp và sử dụng các vật liệu mao quản có

lịch sử lâu đời. Đầu tiên, ngƣời ta phát hiện một số khoáng nhôm silicat tự nhiên có
cấu trúc trật tự với một hệ thống vi mao quản phát tri n và chúng đã đƣợc ứng dụng
trong xúc tác và hấp phụ. Sau đó các nhà khoa học đã tổng hợp đƣợc nh ng vật liệu
vi mao quản có cấu trúc nhƣ mong muốn bằng việc sử dụng các hợp chất h u cơ
nhƣ nh ng chất điều khi n cấu trúc đƣợc gọi là các chất định hƣớng cấu trúc
(ĐHCT). Trong mấy thập k qua, vật liệu zeolit với cấu trúc tinh th mao quản đặc
biệt đã đƣợc sử dụng rộng rãi trong công nghiệp lọc hóa dầu và tổng hợp h u cơ,
0

đặc biệt đối với nh ng phân tử nhỏ hơn 10 A . Zeolit có nh ng đặc tính nổi trội sau:
 Diện tích bề mặt riêng lớn và khả năng hấp phụ cao
 Tính chất hấp phụ có th đƣợc thay đổi đ trở thành loại ƣa nƣớc hoặc kỵ
nƣớc tùy thuộc vào nhóm chức bề mặt
 Các tâm hoạt động xúc tác(tâm axit) có th hình thành trong mạng tinh
th . Cƣờng độ cũng nhƣ mật độ có th biến đổi đ đáp ứng cho các phản ứng khác
nhau
 Các kênh mao quản và các hốc bên trong vật liệu có kích thƣớc từ 5-12
0

A , thích hợp cho nhiều loại phân tử phản ứng. Với điện trƣờng mạnh trong vi mao

quản và tính chất điện tử của các phân tử trong một không gian hạn chế, zeolit có
khả năng hoạt hóa các phân tử tham gia phản ứng.
 Nhờ có cấu trúc mao quản đồng nhất và có giới hạn nên zeolit có tính
chọn lọc hình học khác nhau đối với các sản phẩm, các chất phản ứng và các hợp
chất trung gian.

7

 Zeolit có độ bền nhiệt, thủy nhiệt và hóa học cao
Ngoài nh ng đặc đi m không th phủ nhận trên, zeolit tỏ ra hạn chế đối với
các chất phản ứng có kích thƣớc lớn hơn kích thƣớc mao quản của chúng.
Vào nh ng năm 1991-1992, các nhà nghiên cứu của hãng Mobil Oil đã tổng
hợp thành công một họ vật liệu mới có kích thƣớc mao quản từ 2 đến 20 nm bằng
việc sử dụng chất hoạt động bề mặt nhƣ nh ng chất tạo cấu trúc [10]. Đây là nh ng
vật liệu silicat có cấu trúc trật tự, đƣợc gọi là vật liệu rây phân tử MQTB (MMS). Từ
đó đã có nhiều vật liệu MMS đƣợc tổng hợp nhƣ FSM, M41S, HMS, MSU-x, Các
vật liệu cao cấp này có đƣờng kính mao quản đồng đều, kích thƣớc mao quản trung
o

bình (dao động trong khoảng 20 – 100 A ), rộng hơn kích thƣớc mao quản của zeolit
từ 3 đến 4 lần và diện tích bề mặt riêng vô cùng lớn (500 - 1000 m2/g). Chính vì
nh ng ƣu đi m nhƣ vậy nên vật liệu MQTB đã mở ra một hƣớng phát tri n to lớn
trong lĩnh vực xúc tác và hấp phụ, khắc phục đƣợc nh ng nhƣợc đi m của zeolit nhƣ
chuy n hóa đƣợc nh ng phân tử có kích thƣớc phân tử lớn, cồng kềnh [5,6,25].
Họ vật liệu M41S đƣợc tổng hợp bằng cách kết hợp một cách thích hợp
nguồn silic (tetra etyl ortho silicat hay thủy tinh lỏng), chất định hƣớng cấu trúc
(ĐHCT) ankyl trimetyl amoni halogenua (cetyl trimetyl amoni bromua), kiềm
(NaOH hay tetra etyl amoni hiđroxit) và nƣớc. Tùy theo điều kiện tổng hợp nhƣ bản
chất của chất hoạt động bề mặt, bản chất của chất phản ứng, nhiệt độ tổng hợp, giá
trị pH mà kích thƣớc và cấu trúc mao quản khác nhau đƣợc hình thành nhƣ cấu trúc
lục lăng (MCM-41), cấu trúc lập phƣơng (MCM-48), cấu trúc lớp (MCM-50).
Đặc biệt, vật liệu MCM-41 ra đời đƣợc xem là bƣớc đột phá lớn trong lĩnh
vực xúc tác dị th . Loại vật liệu này có cấu trúc mao quản đồng đều, kích thƣớc
mao quản rộng (> 2nm) với độ trật tự cao và diện tích bề mặt riêng lớn (lên đến
1000 m2/g). Các ƣu thế đó cho phép vật liệu MCM-41 tham gia vào quá trình
chuy n hóa các phân tử dầu nặng, các sản phẩm từ các hợp chất thiên nhiên, xử lý
các phân tử gây ô nhiễm có kích thƣớc lớn.
Tiếp theo đó, vào năm 1998, các nhà khoa học nhóm G.D. Stucky và cộng sự

đã phát hiện ra việc dùng các chất đồng trùng hợp khối nhƣ nh ng chất ĐHCT và
đã tổng hợp thành công vật liệu SBA-15 [30]. SBA-15 có nhiều tính chất đặc biệt
nhƣ đƣờng kính mao quản đồng đều với kích thƣớc lớn hơn 3 – 4 lần kích thƣớc
8


mao quản zeolit và diện tích bề mặt riêng lớn (600 -1000 m2/g ). Đồng thời tƣờng
mao quản SBA-15 dày (dày hơn tƣờng mao quản vật liệu có cấu trúc lục lăng tƣơng
ứng MCM-41) nên có tính bền nhiệt và thủy nhiệt cao [10]
Hiện nay trên thế giới, vật liệu phân tử MQTB đang đƣợc nghiên cứu và ứng
dụng nhiều theo các hƣớng sau: Kết tinh lại mao quản bằng chất ĐHCT thích hợp
đ có th ki m soát kích thƣớc mao quản; trát hay tẩm lên mao quản một lớp vật
liệu tinh th làm chất xúc tác đ có th phát tri n bề mặt của vật liệu xúc tác; tinh
th hóa tƣờng vô định hình; thay thế đồng hình Si bằng các kim loại chuy n tiếp đ
có th thay đổi kích thƣớc mao quản và lực axit [10].
1.2.2. Ph n loại vật liệu MQTB
1.2.2.1. Ph n loại theo cấu tr c
* Cấu trúc lục lăng (hexagonal): MCM-41, SBA-15,…
* Cấu trúc lập phƣơng (cubic): MCM-48, SBA-16,….
* Cấu trúc lớp (laminar): MCM-50,…
* Cấu trúc không trật tự (disordered): KIT-1, L3,…

a. Lục lăng
Hình 1.3. C

b. Lập phƣơng
ng ấu tr

c. Lớp

v t i u MQT

1.2.2.2. Ph n loại theo thành phần
* Vật liệu MQTB chứa silic: MCM-41, Al-MCM-41, Ti-MCM-41, Fe-MCM41, MCM-48, SBA-15,….
* Vật liệu MQTB không chứa silic : ZrO2, TiO2, Fe2O3,...
1.3. Vật liệu mao quản trung bình SBA-15
1.3.1. Đ c điểm cấu tr c SBA-15
Năm 1998, Stucky và cộng sự [10] đã công bố một loại vật liệu mới ký hiệu
là SBA-15. Đây là một vật liệu mao quản trung bình có đối xứng lục lăng với độ
trật tự lục lăng cao, kích thƣớc mao quản rộng và đồng đều (có th đạt 300A 0),
thành mao quản đều và dày (31A0  64A0), khác với MCM-41 có thành mao quản
9


mỏng hơn. Do đó, SBA-15 có độ bền nhiệt và thủy phân cao hơn hẳn so với cái loại
vật liệu thuộc họ M41S. Diện tích bề mặt riêng lớn (600m2/g  1000m2/g).

Hình 1.4. nh S M

ng
ph

R

ng nhi t hấp ph - h hấp ph N2 (b),
ủ S

-15 (c) [9]

1.3.2. Tổng hợp và cơ chế hình thành vật liệu SBA-15

Đ tổng hợp vật liệu mao quản trung bình có cấu trúc dạng lục lăng (SBA15) bằng cách sử dụng TEOS, TMOS, TPOS là nguồn cung cấp silic và chất đồng
trùng hợp nhƣ là tác nhân định hƣớng cấu trúc. Đặc biệt, các chất đồng trùng hợp
poly(alkylene

oxide)

nhƣ:

poly(ethylene

oxide)-

poly(propylene

oxide)-

poly(ethylene oxide) (PEO-PPO-PEO) là nh ng lựa chọn hàng đầu bởi tính chất sắp
xếp trật tự trong cấu trúc mao quản, giá thành thƣơng mại thấp và có tính phân hủy
sinh học [12,30]. T lệ EO và PO cũng ảnh hƣởng đến cấu trúc của vật liệu mao
quản tổng hợp đƣợc. Ví dụ: dùng Pluronic L121 (EO5PO70EO5) ở nồng độ thấp
(0,5-1% về khối lƣợng) thì tạo ra vật liệu cấu trúc dạng lục lăng, nhƣng nếu ở nồng
độ cao hơn (2-5% khối lƣợng) thì tạo ra sản phẩm MQTB phiến mỏng không đồng
đều. Đối với nh ng chất đồng trùng hợp có t lệ EO và PO cao hơn nhƣ
EO106PO70EO106; EO100PO39EO100 hay EO80PO30EO80 thì tạo đƣợc sản phẩm vật liệu
MQTB hình khối. SBA-15 đi n hình đƣợc tổng hợp bằng cách dùng chất ĐHCT
Pluronic P123 (EO20PO70EO20). Sử dụng nồng độ của các chất ĐHCT lớn hơn 6%
khối lƣợng thì ch có gel silic tạo thành. Khi nồng độ này bé hơn 0,5% thì kết quả
ch cho đƣợc silic vô định hình.
10

Nhiệt độ của phản ứng tổng hợp SBA-15 từ 35oC- 80oC. Tại nhiệt độ phòng,
thu đƣợc silica vô định hinh hoặc sản phẩm với độ sắp xếp trật tự kém, điều này
cũng xảy ra tƣơng tự tại khu vực nhiệt độ lớn hơn 80oC.
Vật liệu MQTB dạng lục lăng đƣợc hình thành trong môi trƣờng axit (pH
 1) bằng các dung dịch axit nhƣ HCl, HI, HBr, HNO3, H2SO4 hoặc H3PO4…Tại

các giá trị pH=2

 6 không xuất hiện kết tinh hay cấu trúc không đƣợc hình thành.

Tại pH = 7 ch có silic vô định hình lộn xộn đƣợc tạo thành [30].
Theo Stucky và cộng sự [10], cơ chế của sự tạo thành SBA-15 đi qua hợp chất
trung gian (SoH+)(X-I+), trong đó So là chất hoạt động bề mặt (triblock copolymer),
H+ là proton, X- là anion axit và I+ là các dạng silic bị proton hóa. Các phân tử chất
hoạt động bề mặt bị proton hóa đƣợc tổ chức dƣới dạng một cấu trúc mixen hình trụ.
Chúng hoạt động nhƣ nh ng chất ĐHCT và kết hợp với các cation oxit silic bởi sự
kết hợp của nh ng tƣơng tác tĩnh điện, liên kết hydro, và lực Van Der Waals. Bằng
việc sử dụng phổ cộng hƣởng từ electron (electron paramagnetic resonance), Sharon
Ruthstein [26] và cộng sự đã đƣa ra mô hình về cấu trúc của SBA-15 trƣớc giai đoạn
thủy nhiệt (Hình 1.5). Trong mô hình này, phần đen nhạt là của oxit silic, phần đen
đậm tƣơng ứng các chuỗi PEO, còn phần trắng là của các chuỗi PPO. Giai đoạn xử lý
nhiệt sau đó sẽ làm giảm mức độ chuỗi của PEO trong oxit silic, và vì thế làm giảm
độ dày tƣờng và làm tăng kích thƣớc mao quản. Mô hình này cũng giải thích sự hình
thành các hệ thống vi mao quản trong tƣờng SBA-15 do PEO tạo nên.

Hình 1.5. Mô hình

ợ

ề nghị ho ấu tr

S

nh ng tr ớ thủy nhi t

11

-15 s u ph n ứng ở 50oC


1.3.3. Ứng dụng của vật liệu SBA-15
SBA-15 là loại vật liệu MQTB có nh ng tính chất vật lý ƣu việt hơn so với
các loại vật liệu MQTB trƣớc đó. Tuy nhiên, do có bộ khung silicat trung tính và
không có tâm xúc tác nên trong đa số trƣờng hợp, vật liệu SBA-15 không th hiện
là chất xúc tác hoặc hấp phụ hiệu quả. Vì thế việc ứng dụng trực tiếp SBA-15 là
không nhiều. Một số ứng dụng đi n hình của SBA-15 nhƣ sau:
SBA-15 làm chất nền hay khung tạo cấu trúc đ tổng hợp dây nano và nh ng
sản phẩm có độ trật tự nhƣ dây nano: Ag, Au, Pt..., tinh th nano bán dẫn PbS,
CMK-3 và CMK-5. Ngoài ra, ngƣời ta còn dùng SBA-15 nhƣ là một chất nền cho
quá trình hydrat hóa của 2-propanol với xúc tác ZnO2. Đồng thời, nhờ có hệ thống
vi mao quản nên SBA-15 có khả năng phân tách các hidrocacbon nh .
Bên cạnh đó, SBA-15 với diện tích bề mặt lớn, hệ thống mao quản rộng
và đồng đều nên có khả năng hấp phụ tƣơng đối với một số chất ví dụ nhƣ
methanol,... [22]
1.4. Biến tính bề m t vật liệu mao quản trung bình SBA-15
Thông thƣờng có hai hƣớng biến tính bề mặt SBA-15 là phân tán kim loại
hoạt động vào vật liệu hoặc gắn các nhóm chức h u cơ lên bề mặt mao quản. Trong
đó, vật liệu SBA-15 biến tính bằng các nhóm chức h u cơ đã và đang đƣợc quan
tâm nghiên cứu rất nhiều bởi nh ng ứng dụng quan trọng của chúng đặc biệt trong

lĩnh vực hấp phụ [7].
Cho đến nay, có nhiều nhóm chức h u cơ đƣợc nghiên cứu gắn lên trên bề mặt
mao quản SBA-15 nhƣ nhóm thiol (SH), sunfonic axit (SO3H), cloro (Cl), amin (NH2),
mercaptopyrimidine (MPY), mercaptothiazoline (MTZ), 2-mercaptobenzothiazoline
(MBT), cacboxyl (COOH)
1.4.1. Tổng hợp
Thông thƣờng có hai phƣơng pháp đƣợc sử dụng đ biến tính SBA-15 bằng
các nhóm chức h u cơ là tổng hợp trực tiếp và biến tính sau tổng hợp.
Đối với phƣơng pháp tổng hợp trực tiếp, ngƣời ta trộn các chất chứa nhóm
chức h u cơ với nguồn cung cấp silic nhƣ TEOS. Trong quá trình phản ứng, nhóm
silane sẽ bị thủy phân và gắn vào tƣờng oxit silic, còn các nhóm chức h u cơ hƣớng
ra ngoài.
12


Kết quả này dẫn đến một sản phẩm có các nhóm chức h u cơ đƣợc gắn lên
trên bề mặt. Quá trình ngƣng tụ tạo sản phẩm có th đƣợc minh họa ở hình 1.10 [7]

Hình 1.6. Qu trình ng ng t t o s n phẩm biến tính ồng th i
trong đó R là các nhóm chức h u cơ
Đ biến tính sau tổng hợp, ngƣời ta dựa vào cơ sở khoa học sau: Trên bề mặt
mao quản của SBA-15 có các nhóm Si-OH. Các nhóm chức năng đƣợc gắn bởi
phản ứng gi a các phân tử h u cơ có chứa nhóm chức năng và OH của nhóm Si-OH
bề mặt. Phản ứng này thƣờng đƣợc tiến hành bằng cách đun hồi lƣu trong một số
dung môi nhƣ toluen, ethanol, clorofom
Phản ứng này có th xảy ra theo sơ đồ sau [12]:

Hình 1.7. Sơ ồ ph n ứng biến tính s u t ng hợp
Trong đó R là các nhóm chức h u cơ
1.4.2. M t số vật liệu MQTB SBA-15 biến tính bởi các nhóm chức hữu cơ và

ứng dụng
Cho đến nay, có nhiều nhóm chức h u cơ đƣợc nghiên cứu gắn lên trên bề
mặt mao quản SBA-15 nhƣ nhóm thiol (SH), sunfonic axit (SO3H), cloro (Cl), amin
(NH2), mercaptopyrimidine (MPY), mercaptothiazoline (MTZ),
benzothiazoline (MBT), cacboxyl (COOH),...

13

2-mercapto


* SBA-15-SH [19]: vật liệu SBA-15 đƣợc biến tính bởi nhóm thiol với
nguồn cung cấp nhóm SH có th là một trong các chất sau:
+ (3-(mercaptopropyl)trimethoxysilane, MPTMS).
+ (3-mercaptopropyl)methyldimethoxysilane.
+ Phenyltrimethoxysilane.
* SBA-15-SO3H [14]: vật liệu SBA-15 biến tính bởi nhóm sunfonic axit,
đƣợc tổng hợp bằng cách oxi hóa SBA-15-SH với tác nhân H2O2.
* SBA-15-SO3-Mn(salen) [17] đƣợc tổng hợp khi cho SBA-15-SO3H tác
dụng với Mn(salen)Cl.

Hình 1.8. Sơ ồ t ng hợp S

-15-SO3 và S

-15-SO3-Mn(salen)

* SBA-15-NH2 [21]: vật liệu SBA-15 đƣợc biến tính bởi nhóm amin với
nguồn cung cấp nhóm amin có th là một trong các chất sau:
+ NH2-(CH2)3-Si(C2H5O)3 (3-(aminopropyl)triethoxysilane, APTES)

+ NH2-(CH2)3-Si(CH3O)3 (3-(aminopropyl)trimethoxysilane).
+H2N–(CH2)2–NH–(CH2)3Si(CH3O)3
(N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane)
+ H2N–(CH2)2–NH–(CH2)2–NH–(CH2)3–Si(CH3O)3
(3-(2-(2-aminoehtylamino)ethylamino)propyl-trimethoxysilane)
*SBA-15-MPY [9]: vật liệu SBA-15 biến tính bởi nhóm mercaptopyrimidine
(MPY) đƣợc tổng hợp bằng cách cho SBA-15-Cl tác dụng với 2mercaptopyrimidine.

14


SBA-15

SBA-15-MPY

Hình 1.9. Sơ ồ t ng hợp S

-15 và S

-15-MPY

* SBA-15-MTZ [23]: vật liệu SBA-15 biến tính bởi nhóm mercaptothiazoline
(MTZ), nguồn cung cấp nhóm MTZ là 2-mercaptothiazolinetrimethoxysilane.
* SBA-15-MBT [24]: vật liệu SBA-15 biến tính bởi nhóm 2mercaptobenzothiazoline (MBT) với nguồn cung cấp nhóm MBT là 2mercaptobenzothiazolinetrimetoxysilane.
* SBA-15- COOH [23]: vật liệu SBA-15 đƣợc biến tính bởi nhóm cacboxyl
với nguồn cụng cấp nhóm COOH là 4-(triethoxysilyl) butyronitrile.
Trong đó, SBA-15-SH đang đƣợc nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu
tổng hợp và ứng dụng. Nhiều vật liệu SBA-15 biến tính bởi các nhóm chức h u cơ
đã đƣợc nghiên cứu tổng hợp và ứng dụng thành công vào việc xử lý cation kim loại
nặng trong nƣớc. SBA-15-MPY hấp phụ tốt ion Cd2+ trong nƣớc thải với DLHP có

th đạt 0.99 mmol/g [17]. SBA-15-NH2 có khả năng hấp phụ tốt rất nhiều cation
kim loại nặng nhƣ Cu2+, Zn2+, Cr3+, Ni2+ trong nƣớc [21]. Ion Hg2+, một loại cation
kim loại có độc tính cao có th đƣợc xử lý bằng nhiều loại vật liệu nhƣ SBA-15MBT (DLHP cực đại 0,24 mmol/g), SBA-15-MTZ [17] (DLHP cực đại 1,1mmol/g)
[14]. Khi biến tính SBA-15 bởi nhóm cacboxyl thì vật liệu SBA-15-COOH [21] tạo
thành có hoạt tính hấp phụ cao đối với rất nhiều kim loại nặng thƣờng gặp trong
nguồn nƣớc thải nhƣ Ag+, Cd2+, Fe3+,Cu2+, Zn2+.
Trong các vật liệu SBA-15 biến tính bởi các nhóm chức h u cơ thì
SBA-15-SH là một vật liệu có tri n vọng lớn do nó có khả năng hấp phụ tốt nhiều
cation kim loại nặng. Nhiều công trình nghiên cứu về hoạt tính hấp phụ của vật liệu
này đã đƣợc công bố. Aguado và cộng sự [18] trong đề tài nghiên cứu về SBA-15SH đã kết luận về khả năng hấp phụ cao đối với Hg2+ của vật liệu này (DLHP Hg2+
cực đại có th đạt 2,9 mmol/g, lớn hơn nhiều so với các vật liệu SBA-15-MBT và
SBA-15-MTZ ở trên). Sự hấp phụ chọn lọc cao Pt2+ và Pd2+ trong dung dịch với sự
có mặt các kim loại nặng khác nhƣ Cd2+, Cu2+, Cd2+...bằng vật liệu SBA-15-SH
cũng đã đƣợc Kang và cộng sự [27] nghiên cứu.
15